초록

Ga2O3분말을 무게비로 첨가하여 제조된 ZnO타겟을 사용하여 Ga이 도핑된 ZnO(GZO)박막을 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 제조하고 타겟 내 Ga2O3의 첨가량변화에 따른 막의 구조적, 전기적 및 광학적 특성을 구하고 분석하였다. 제조된 GZO박막은 도핑농도와 관계없이 (002)면으로 c-축 배향성을 나타내며 기판에 수직 성장하였다. 첨가량이 5 wt%일 때 결정립의 크기는 가장 크게 나타났으며 거칠기는 가장 낮게 나타났다. 이 때 전자의 이동도가 27.9 cm2/V·s로 가장 낮았으며 캐리어 농도는 3.2×1020/cm2으로 가장 크고, 이에 따라 비저항도 7×10-4 Ω·cm으로 가장 낮은 값을 얻었다. 캐리어 농도는 Ga 첨가량이 증가함에 따라 증가하다가 7 wt%에서 감소하였다. 이 GZO박막의 광투과도는 Ga 첨가량에 관계없이 가시광 영역에서 80%이상의 투과도를 나타내었다. 5 wt%의 Ga2O3를 첨가한 타겟으로 증착한 GZO박막은 투명도전막으로의 사용이 기대된다.

Abstract

We have investigated the structural, electrical and optical properties of Ga-doped ZnO (GZO) thin films prepared by RF magnetron sputtering with laboratory-made ZnO targets containing 1, 3, 5, 7 wt% of Ga2O3 powder as a doping source. The GZO thin films show the typical crystallographic orientation with c-axis regardless of Ga2O3 content in the targets. The 3,000 Å thick GZO thin films with the lowest resistivity of 7×10-4 Ω·cm are obtained by using the GZO (Ga2O3= 5 wt%) target. Optical transmittance of all films shows higher than 80% at the visible region. The optical energy band gap for GZO films increases as the carrier concentration (ne) in the film increases.

• Keywords: Transparent conducting oxide, TCO, Ga doped ZnO, GZO, Hall effect, Optical transmittance